बैक्टीरियल डीएनए प्रतिकृति चरण

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जीवाणु डीएनए प्रतिकृति यूकेरियोटिक डीएनए प्रतिकृति से कैसे भिन्न है?

जीवाणुओं के बीच कंट्रास्ट विशेषताएं डीएनए प्रतिकृति चरण (प्रोकैरियोटिक) और यूकेरियोटिक डी एन ए की नकल प्रक्रियाओं को मुख्य रूप से डीएनए और सेल की जटिलता और आकार में अंतर के साथ पहचाना जाता है।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में, यूकेरियोटिक कोशिकाओं के विपरीत, दो विपरीत शीर्षकों में एक साथ और कोशिका कोशिका द्रव्य में प्रतिकृति प्रक्रिया के लिए केवल एक प्रारंभिक स्थान होता है, जिसमें प्रतिकृति की उत्पत्ति के कई क्षेत्र होते हैं और न्यूक्लियोप्लाज्म के अंदर यूनिडायरेक्शनल प्रतिकृति का उपयोग करते हैं।

प्रोकैरियोटिक डीएनए प्रतिकृतियूकेरियोटिक डीएनए प्रतिकृति
प्रतिकृति की साइट साइटोप्लाज्म हैप्रतिकृति की साइट न्यूक्लियस है
प्रतिकृति की उत्पत्ति: एकलप्रतिकृति की उत्पत्ति: एकाधिक
डीएनए गाइरेज़: आवश्यकडीएनए गाइरेज़: आवश्यक नहीं
प्रतिकृति बहुत तेजी से होती है (आमतौर पर 20 मिनट के भीतर)प्रतिकृति प्रक्रिया में अधिक समय लगता है
बहुत लंबे (1-2 किलो बेस जोड़े) ओकाजाकी टुकड़े बनते हैंओकाज़ाकी टुकड़े बहुत छोटे हैं
टेलोमेरेस को दोहराया नहीं जाता क्योंकि प्रोकैरियोटिक डीएनए गोलाकार होता हैटेलोमेरेस मौजूद हैं और दोहराए गए हैं क्योंकि यूकेरियोटिक डीएनए गोलाकार नहीं है
तालिका 1: प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक प्रतिकृति चरणों की विपरीत विशेषताएं

प्रतिकृति प्रक्रिया से संबंधित अन्य महत्वपूर्ण तथ्य:

  • प्रोकैरियोट्स की तुलना में यूकेरियोट्स में डीएनए की मात्रा 25 गुना अधिक होती है।
  • यूकेरियोटिक कोशिकाओं में आम तौर पर दोगुनी संख्या होती है डीएनए पोलीमरेज़ प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में (आमतौर पर दो डीएनए पोलीमरेज़ होते हैं) यूकेरियोट्स की तुलना में प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में प्रतिकृति अतिरिक्त रूप से बहुत तेज दर से होती है। उन्हें आमतौर पर केवल 40 मिनट की आवश्यकता होती है, जबकि मनुष्यों को 400 घंटे तक की आवश्यकता हो सकती है।
  • इसी तरह यूकेरियोट्स में टेलोमेरेस की नकल करने के लिए एक विशेष बातचीत होती है क्रोमोसामबंद करना (अंत)। जबकि प्रोकैरियोट्स में गोलाकार गुणसूत्र होते हैं, इसलिए कोई टेलोमेयर मौजूद नहीं होता है।
  • प्रोकैरियोट्स में लघु प्रतिकृति लगातार होती है, लेकिन यूकेरियोटिक कोशिकाओं में डीएनए प्रतिकृति के दौरान होती है कोशिका चक्र सिंथेटिक (एस-चरण) में अधिक सटीक।
बैक्टीरियल डीएनए प्रतिकृति चरण
चित्रा: प्रतिकृति कांटा का गठन डीएनए प्रतिकृति के लिए महत्वपूर्ण कदम है। छवि क्रेडिट: एडब्ल्यूएस कॉमन्स

बैक्टीरिया में डीएनए प्रतिकृति कहाँ होती है?

बैक्टीरियल डीएनए प्रतिकृति प्रक्रिया कोशिका द्रव्य में होती है।

जीवाणु का "कोशिका चक्र" एकल प्रतिकृति मूल पर प्रतिकृति की शुरुआत के साथ शुरू होता है। प्रतिकृति एक गुणसूत्र की लंबाई पर निर्भर करती है, जिसके बाद विभाजन समाप्त होने तक कुछ समय लगता है।

जीवाणु वृद्धि और डीएनए प्रतिकृति के बारे में अन्य महत्वपूर्ण तथ्य:

  • सूक्ष्मजीव समग्र रूप से दो विशिष्ट परिस्थितियों में विकसित होते हैं, या तो सीमित पोषक आपूर्ति के तहत। इसे स्थैतिक माइक्रोबियल विकास (जनसंख्या में कोई वृद्धि नहीं) या प्रचुर मात्रा में पोषक तत्वों की आपूर्ति के रूप में संदर्भित किया जाता है, जहां जनसंख्या (जनसंख्या) की वृद्धि तेजी से होती है और इसका अर्थ है लघुगणक माइक्रोबियल विकास.
  • ऐसा तब होता है जब जीवाणु संवर्धन सघन होते हैं या कुछ भिन्न चर जनसंख्या की वृद्धि का विरोध करते हैं।

लॉग चरण के दौरान एक जीवाणु में डीएनए प्रतिकृति लगातार होती है। यह एक मौलिक अनुमान है जो निम्नलिखित चार बुनियादी तथ्यों पर निर्भर करता है:

  • ई. कोलाई का जीनोम लगभग 4.5 मिलियन बेस पेयर लंबा होता है।
  • प्रतिकृति की गति लगभग 1000 बेस/सेकंड है।
  • प्रतिकृति को पूरा होने में 15 मिनट लगते हैं
  • जीनोम में केवल एक प्रतिकृति उत्पत्ति होती है।

एक जीवाणु के ४५ लाख क्षारों की नकल करने के लिए ४.५०० सेकंड या ७५ मिनट की आवश्यकता होगी (यदि प्रतिकृति गति १००० बीपी/सेकंड है)। डीएनए प्रतिकृति, धीमी दोहराव दर पर भी, यदि डीएनए प्रतिकृति प्रक्रिया निरंतर है, तो लगभग एक घंटे का समय लगेगा।

अब मन में एक सवाल उठता है कि ई. कोलाई जीवाणु 75 मिनट के अंदर अपने डीएनए की नकल कैसे कर सकता है?

  • व्याख्या यह है कि प्रतिकृति उत्पत्ति गुणसूत्र की प्रतिकृति समाप्त होने से पहले शुरू होती है। यदि 15 मिनट के बाद प्राथमिक प्रतिकृति पूरी होने पर हर 75 मिनट में ओरी शुरू हो जाती है, तो गुणसूत्र में अतिरिक्त अतिरिक्त होगा प्रतिकृति कांटे.
  • नतीजतन, सूक्ष्म जीवों में, यूकेरियोटिक कोशिकाओं की तरह "कोशिका चक्र" के समान कुछ नहीं होता है। हम न्यूक्लियेटेड कोशिकाओं, फिर भी कोशिका विभाजन से संबंधित समसूत्रण का संकेत नहीं देते हैं। इसके अतिरिक्त, प्रजनन एक ऐसा शब्द है जिसका उपयोग अक्सर सूक्ष्मजीव विज्ञान में नहीं किया जाता है।

जीवाणु कोशिकाएं कैसे विभाजित और प्रजनन करती हैं?

बाइनरी विखंडन प्रजनन प्रक्रिया का प्रकार है जिसके माध्यम से अधिकांश सूक्ष्मजीव अपनी संख्या को गुणा करते हैं।

जीवाणु दो संतति कोशिकाओं में विभक्त हो जाता है। बाइनरी विखंडन की घटना तब शुरू होती है जब जीवाणु का डीएनए दोहराता है। जीवाणु कोशिका पहले लंबी होती है और फिर मूल कोशिका की डीएनए सामग्री को विभाजित करके दो बेटी कोशिकाओं को जन्म देती है। प्रत्येक बेटी कोशिका एक मूल कोशिका का क्लोन है।

बाइनरी विखंडन और बैक्टीरिया में प्रजनन के अन्य रूप:

बाइनरी विखंडन

अधिकांश सूक्ष्म जीव प्रजनन के लिए द्विआधारी विखंडन पर निर्भर हैं। यह प्रजनन का एक प्राथमिक रूप है:

  • एक कोशिका आकार में बढ़ती है (ज्यादातर समय, अपने प्रारंभिक आकार को दोगुना कर देती है) और बाद में दो में विभाजित हो जाती है।
  • प्रत्येक पुत्री कोशिका अपने मौलिक वंशानुगत पदार्थ (जीनोम) की पूर्ण प्रतिकृति होती है।

विश्व स्तर पर कई अन्वेषण अनुसंधान केंद्रों में जीवाणु कोशिका विभाजन का विश्लेषण किया जाता है। ये परीक्षाएं जीवाणु कोशिका विभाजन को नियंत्रित करने वाले आनुवंशिक तंत्र को उजागर करती हैं- इस चक्र के यांत्रिकी को समझना और नए पदार्थों या एंटीबायोटिक दवाओं के उत्पादन पर विचार करना जो स्पष्ट रूप से जीवाणु कोशिका विभाजन को लक्षित करते हैं।

बैक्टीरियल डीएनए प्रतिकृति चरण
चित्र: बाइनरी विखंडन की प्रक्रिया में शामिल प्रमुख चरण। छवि क्रेडिट: एडब्ल्यूएस कॉमन्स

बैक्टीरिया में प्रजनन के कुछ असामान्य रूप:

  • ऐसे रोगाणु हैं जो गुणा करने के लिए कोशिका विभाजन के असामान्य रूपों का उपयोग करते हैं।
  • रोगाणु अपने प्रारंभिक कोशिका आकार से दो गुना अधिक बढ़ते हैं और बाद में कई बेटी कोशिकाओं को बनाने के लिए बाद के विभाजनों का उपयोग करते हैं।
  • कुछ जीवाणु प्रजातियां नवोदित होने की प्रक्रिया से गुणा करती हैं।
  • अन्य संरचना (आंतरिक) बनाते हैं जो एक अधिक विशाल "मदर सेल" के साइटोप्लाज्म के अंदर बनते हैं।
  • इन आश्चर्यजनक प्रकार के जीवाणु प्रजनन प्रक्रियाओं के कुछ उदाहरण हैं।

साइनोबैक्टीरियम स्टैनिरिया में बायोसाइट उत्पादन

बायोसाइट उत्पादन निम्नलिखित चरणों में होता है:

  • स्टैनिरिया कभी भी गुणन के लिए द्विआधारी विखंडन की प्रक्रिया को नहीं अपनाता है। यह एक छोटी गोलाकार कोशिका के रूप में शुरू होता है जिसकी चौड़ाई लगभग 1 से 2 सुक्ष्ममापी होती है। इस कोशिका को बायोसाइट (जिसका अर्थ है "एक छोटी कोशिका") कहा जाता है।
  • baeocyte बढ़ना शुरू हो जाता है, अंततः आकार में 30 माइक्रोन तक एक वनस्पति कोशिका का निर्माण करता है। जैसे-जैसे यह विकसित होता है, सेल डीएनए बार-बार दोहराया जाता है, और सेल एक घने बाह्य मैट्रिक्स बनाता है।
  • वानस्पतिक कोशिका अंततः एक उपयोगी अवस्था में बदल जाती है जहाँ यह कई जैवकोशिकाओं को वितरित करने के लिए साइटोप्लाज्मिक डिवीजनों की त्वरित प्रगति से गुजरती है।
  • अंत में बाह्य कोशिकीय ढाँचा खुल जाता है, बाओसाइट्स मुक्त हो जाता है। Pleurocapsales (एक ऑर्डर ऑफ साइनोबैक्टीरिया) के विभिन्न व्यक्ति अपने प्रसार में विभाजन के आश्चर्यजनक उदाहरणों का उपयोग करते हैं।

बैक्टीरिया में बडिंग

  • फर्मिक्यूट्स, साइनोबैक्टीरिया, प्लैक्टोमाइसीट्स (उर्फ द लो जी+सी ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया), और प्रोस्थेट प्रोटोबैक्टीरिया के व्यक्तियों में बडिंग देखी गई है।
  • यद्यपि खमीर (Saccharomyces cerevisiae) में नवोदित तंत्र का व्यापक अध्ययन किया गया है, जो एक यूकेरियोटिक प्रणाली है, कली के विकास का तंत्र अभी भी अनुसंधान और अन्वेषण के अधीन है।

कुछ फर्मिक्यूट्स द्वारा इंट्रासेल्युलर संतान उत्पादन

  • मेटाबैक्टीरियम पॉलीस्पोरा, एपुलोपिसियम प्रजातियां, और खंडित फिलामेंटस बैक्टीरिया (एसएफबी) कई इंट्रासेल्युलर संतानों की संरचना करते हैं।
  • कुछ रोगाणुओं के लिए, यह चक्र गुणा करने का सबसे अच्छा तरीका प्रतीत होता है। इन सूक्ष्म जीवों में इंट्रासेल्युलर संतान वृद्धि बेसिलस सबटिलिस में एंडोस्पोर विकास के साथ समानता प्रदान करती है। 

विशाल एपुलोपिसियम प्रजातियों में, यह असाधारण पुनर्योजी प्रणाली असमान कोशिका विभाजन से शुरू होती है। बाइनरी विखंडन की प्रक्रिया में, सेल सेंटर पर FtsZ रिंग सेट करने के बजाय: 

  1. Z के छल्ले एपुलोपिसियम में दोनों सेल टर्मिनलों के करीब रखे जाते हैं। 
  2. विभाजन एक विशाल मातृ कोशिका और दो छोटी बेटी कोशिकाओं को आकार देता है। 
  3. छोटी कोशिकाओं में होता है डीएनए और विशाल मातृ कोशिका द्वारा पूरी तरह से जलमग्न हो जाते हैं। 
  4. अंदर की संतान मातृ कोशिका के कोशिका द्रव्य के अंदर विकसित होती है। 
  5. एक बार जब संतान की वृद्धि समाप्त हो जाती है, तो मातृ कोशिका नीचा हो जाती है और संतान को जन्म देती है।

बैक्टीरियल जीनोमिक डीएनए और प्लास्मिड डीएनए के बीच बुनियादी अंतर क्या है?

जीनोमिक डीएनए और प्लास्मिड डीएनए जीवित जीवों द्वारा प्रदर्शित दो प्रकार के डीएनए हैं।

जीनोमिक डीएनए जीवित जीवों का गुणसूत्र डीएनए है जिसमें आनुवंशिक डेटा होता है। फिर से, प्लास्मिड डीएनए सूक्ष्म जीवों, आर्किया और कुछ यूकेरियोट्स में मौजूद एक्स्ट्राक्रोमोसोमल डीएनए है।

  • प्लास्मिड डीएनए और जीनोमिक डीएनए के बीच प्रमुख अंतर यह है कि जीनोमिक डीएनए जीवन रूपों के धीरज के लिए मौलिक है।
  • जीवित जीवों की दृढ़ता के लिए प्लास्मिड डीएनए आवश्यक नहीं है। इसी तरह, जीनोमिक और प्लास्मिड डीएनए भी अपने आकार में भिन्न होते हैं। जीनोमिक डीएनए आमतौर पर प्लास्मिड डीएनए से बड़ा होता है।
  • जीनोमिक डीएनए में महत्वपूर्ण जीन होते हैं जो सभी प्राथमिक और मूल्यवान प्रोटीन का उत्पादन करते हैं। हालांकि, प्लास्मिड डीएनए में ऐसे जीन होते हैं जो जीवों को अतिरिक्त लाभ देते हैं। इसके बाद, यह इसी तरह जीनोमिक और प्लास्मिड डीएनए के बीच का अंतर है।
बैक्टीरियल डीएनए प्रतिकृति चरण
चित्र: प्लाज्मिड डीएनए का भाग्य (अतिरिक्त-क्रोमोसोमल)। छवि क्रेडिट: विकिमीडिया कॉमन्स
लक्षणप्लास्मिड डीएनएजीनोमिक डीएनए
परिभाषायह एक प्रकार का एक्स्ट्रा क्रोमोसोमल डीएनए है जो प्रोकैरियोट्स और कुछ यूकेरियोट्स में मौजूद होता हैयह आनुवंशिक सामग्री के रूप में मौजूद होता है जो किसी व्यक्ति की आनुवंशिक जानकारी को संजोए रखता है
जीवयह अक्सर प्रोकैरियोट्स और कुछ यूकेरियोट्स में भी मौजूद होता हैयह सभी जीवित प्राणियों में मौजूद है
आकारआकार में छोटा (कुछ किलोबेस जोड़े)आम तौर पर आकार में बड़ा
प्रकारप्रकृति में एक्स्ट्रा-क्रोमोसोमलगुणसूत्रों में उपस्थित
एन्कोडिंग जीनएंटीबायोटिक प्रतिरोध जैसे अतिरिक्त प्रोटीन को एनकोड करता है जो जीव को अतिरिक्त जीवित रहने की क्षमता प्रदान करता हैप्रोटीन के लिए एनकोड जो जीव के अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं (जीवन प्रक्रियाओं को पूरा करने में शामिल)
जीन स्थानांतरणक्षैतिज जीन स्थानांतरण (परिवर्तन) संभव है, लेकिन कोशिका विभाजन की आवश्यकता नहीं हैक्षैतिज जीन स्थानांतरण संभव नहीं है, केवल ऊर्ध्वाधर जीन स्थानांतरण संभव है (माता-पिता से संतान तक)
वेक्टरआनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रयोगों के लिए अक्सर एक वेक्टर के रूप में उपयोग किया जाता हैवेक्टर के रूप में उपयोग करने के लिए बहुत अधिक आशाजनक नहीं है
प्रतिकृति की दरबहुत ऊँचानिम्न
तालिका 2: प्लास्मिड और जीनोमिक डीएनए के बीच अंतर

डॉ अब्दुल्ला अरसलानी के बारे में

बैक्टीरियल डीएनए प्रतिकृति चरणमैं अब्दुल्ला अरसलान हूं, जैव प्रौद्योगिकी में मेरी पीएचडी पूरी की। मेरे पास 7 साल का शोध अनुभव है। मैंने ४.५ के औसत प्रभाव कारक के साथ अंतरराष्ट्रीय ख्याति की पत्रिकाओं में अब तक ६ पेपर प्रकाशित किए हैं और कुछ और विचार में हैं। मैंने विभिन्न राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलनों में शोध पत्र प्रस्तुत किए हैं। मेरी रुचि का विषय जैव प्रौद्योगिकी और जैव रसायन विज्ञान है जिसमें प्रोटीन रसायन विज्ञान, एंजाइमोलॉजी, इम्यूनोलॉजी, बायोफिजिकल तकनीक और आणविक जीव विज्ञान पर विशेष जोर दिया गया है।

आइए लिंक्डइन (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) या Google विद्वान (https://scholar.google.co.in/citation?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=en) के माध्यम से जुड़ें।

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